Cos'è la riflessione speculare della luce? | Che cos'è la riflessione regolare?
Definizione di riflessione speculare:
La riflessione speculare si riferisce al fenomeno della riflessione di raggi luminosi paralleli che cadono su una superficie, ad angoli uguali. La riflessione speculare viene effettuata da superfici lisce come gli specchi. La riflessione speculare segue tutte le 3 leggi della riflessione cioè l'angolo di riflessione è uguale all'angolo di incidenza, il raggio normale, incidente e riflesso giacciono tutti sullo stesso piano. Il raggio incidente e il raggio riflesso sono sugli altri lati della normale.
Cos'è la riflessione diffusa? | Cosa si intende per riflessione diffusa?
Definizione Diffuse Reflection | riflessione non speculare:
La riflessione diffusa si riferisce al fenomeno della riflessione di raggi luminosi paralleli che cadono su una superficie, ad angoli diversi. La riflessione diffusa viene effettuata da superfici ruvide come strade, muri, ecc.
Nota: Perché una riflessione diffusa sia ideale, deve seguire e dimostrare le leggi lambertiane della riflessione. In base a ciò, la luminanza è la stessa per tutte le direzioni presenti nel semispazio adiacente alla superficie riflettente. Le riflessioni diffuse sono talvolta chiamate riflessioni non speculari.
La riflessione diffusa significa il fallimento delle leggi della riflessione? | La riflessione diffusa segue la legge della riflessione?
La riflessione diffusa come la riflessione speculare segue tutte le leggi della riflessione. L'angolo di riflessione è equalizzato all'angolo di incidenza in cui entrambi gli angoli sono misurati dalla normale e il raggio normale, incidente e riflesso nel punto di incidenza sono sullo stesso piano. Il raggio incidente e il raggio riflesso sono presenti ai lati opposti della normale.
Esempi di riflessione diffusa
Quali sono le componenti della riflessione?
Quali sono le leggi della riflessione?
Leggi di riflessione | legge della riflessione speculare
Le leggi della riflessione sono date come:
- L'angolo di riflessione è uguale all'angolo di incidenza dove entrambi gli angoli sono calcolati dai piani normali.
- I raggi normale, incidente e riflesso nel punto di incidenza rimangono tutti sullo stesso identico piano.
- Il raggio incidente e il raggio riflesso sono esistiti in altri lati/opposti alla normale.
Qui,
Normale:
una linea a 90° rispetto alla superficie di un mezzo riflesso.
Raggio incidente:
Un raggio di luce che va al mezzo riflesso.
Raggio riflesso:
Un raggio che esce dal mezzo riflesso.
Angolo di incidenza:
L'angolo tra il raggio incidente e la normale.
Angolo di riflessione:
L'angolo tra il raggio riflesso e la normale.
Qual è la differenza tra riflessione speculare e diffusa? | In che modo la riflessione speculare differisce dalla riflessione diffusa?
Riflessione speculare vs Riflessione diffusa
| Riflesso speculare | Riflessione diffusa |
| La riflessione dei raggi luminosi paralleli incidenti avviene ad angoli uguali. | La riflessione dei raggi luminosi paralleli incidenti avviene ad angoli disuguali. |
| Richiede che la superficie riflettente sia molto liscia. | Richiede che la superficie riflettente sia ruvida. |
| Segue tutte le leggi della riflessione per formare un'immagine. | Segue le leggi della riflessione per diffondere la luce. |
| Esempio: riflesso di uno specchio/superficie metallica lucida. | Esempio: riflesso da una superficie non lucidata/ruvida come strade, muri, ecc. |
| La riflettanza è zero per tutti gli angoli tranne l'angolo riflesso esatto. | C'è un valore di riflettanza diverso da zero presente per circa ogni angolo. |
Cos'è la riflettanza?
Definizione di riflettanza
La riflettanza superficiale di un materiale è definita come l'efficienza del materiale nel riflettere l'energia radiante incidente. In altre parole, la riflettanza si riferisce al rapporto tra la potenza del raggio di luce riflesso e il raggio di luce incidente dal piano del materiale.
Misura della riflettanza diffusa
La riflettanza speculare valida per superfici in vetro liscio o metallo lucido risulta approssimativamente zero per tutti gli angoli tranne che per l'angolo riflesso applicabile. Questo angolo è l'angolo riflesso che ha un valore equivalente all'angolo di incidenza sul lato opposto della normale, e nel caso in cui il raggio incidente cada normalmente sulla superficie del materiale allora viene riflesso nella stessa direzione cioè entrambi l'angolo riflesso e l'angolo incidente è uguale a 0o.
La riflettanza diffusa per alcuni materiali come la vernice bianca opaca risulta essere uniforme, ovvero il flusso luminoso viene riflesso in modo uguale o quasi uguale a tutti gli angoli. Si dice che tali materiali seguano le leggi lambertiane della riflessione. Nel mondo pratico, i materiali dimostrano un mix di proprietà riflettenti diffuse e speculari.
Cos'è la spettroscopia a riflettanza diffusa?
Principio della spettroscopia a riflettanza diffusa
La spettroscopia a riflettanza diffusa si riferisce a un metodo o una tecnica altamente sviluppati di osservazione e analisi delle caratteristiche spettrali di oggetti solidi opachi. Il metodo della spettroscopia a riflettanza diffusa funziona prendendo in considerazione il fenomeno della riflessione interna della luce che è diffusa insieme alla riflessione della superficie esterna della luce che è speculare.
La tecnica della spettroscopia a riflettanza diffusa è considerata estremamente utile per analizzare e osservare le interazioni tra più componenti della formulazione. Questo metodo è stato utilizzato con successo per caratterizzare numerose reazioni allo stato solido. In uno di questi esperimenti, l'indagine ha utilizzato questo metodo con condizioni di stress opportunamente progettate per esaminare e trasportare diversi tipi di interazioni specializzate-eccipienti, percorsi di degradazione e alterare la biodisponibilità basata sul chemisorbimento del materiale campione ad alcuni componenti diversi durante la formulazione.
Fotocellula a riflessione diffusa
In un sensore fotoelettrico a riflessione diffusa, la Sorgente di luce e il ricevitore di luce sono presenti nello stesso strumento. I sensori fotoelettrici a riflessione diffusa sono in grado di rilevare le cose quando il raggio di luce emesso verso un determinato bersaglio subisce riflessione sulla superficie del bersaglio e viene reindirizzato al rilevatore.
Questi tipi di sensori diffusi sono ampiamente utilizzati per applicazioni di automazione perché sono più maneggevoli o più compatti (perché la maggior parte dei componenti di rilevamento sono presenti nel singolo coperchio) rispetto alla maggior parte degli altri sensori che assolvono alla stessa funzione.
I sensori fotoelettrici a riflessione diffusa sono principalmente utilizzati per:
- Rilevamento di un numero di oggetti da un'unità di trasporto comune.
- Rilevamento di materiali traslucidi.
- Rilevamento del livello di sostanza presente all'interno di diversi contenitori.
- A Rileva l'esistenza di parti, scatole e materiale web.
- Rilevamento di determinate caratteristiche identificative per determinare l'orientamento di un oggetto.
- Rilevamento delle condizioni di errore per l'esame dell'oggetto funziona.
I sensori fotoelettrici a riflessione diffusa sono facili da usare perché sono semplici in termini di procedura di installazione perché tutti i componenti sono inclusi in una singola unità e sono anche soluzioni di rilevamento tascabili. Tuttavia, come qualsiasi altro dispositivo, anche i sensori fotoelettrici a riflessione diffusa presentano alcuni inconvenienti.
Questi sensori forniscono risultati meno accurati quando vengono utilizzati per il rilevamento della posizione rispetto al rilevamento a sbarramento. Questi sensori sono anche meno efficaci sugli oggetti traslucidi. Inoltre, si vede che tali tipi di i sensori vengono facilmente influenzati dal colore della superficie, la consistenza del materiale, l'angolo di incidenza, le caratteristiche fisiche del bersaglio e gli ambienti disomogenei.
Strumento per spettroscopia a riflettanza diffusa
Gli strumenti di spettroscopia a riflettanza diffusa forniscono misurazioni allineando il materiale davanti alla finestra di luce incidente, quindi un raggio di luce concentrato viene riflesso dall'oggetto al rivelatore con l'aiuto di una sfera rivestita internamente da solfato di bario. Il valore ottenuto da questa impostazione è la riflettanza o riflettanza relativa del materiale in esame rispetto alla riflettanza di riferimento standard di una lavagna che si considera pari al 100%.
La luce viene quindi diretta verso il dato materiale con un angolo di 0°. Durante questo, la luce riflessa specularmente lascia la sfera integratrice e quindi non viene rilevata dal rivelatore. Per questo motivo, questa configurazione è in grado di misurare solo la luce riflessa diffusa. Tuttavia, vengono progettati nuovi modelli di sfere integrative in grado di inviare fasci di luce con diversi angoli di incidenza. Questi modelli possono quindi calcolare la combinazione di luce riflessa sia speculare che diffusa.
Cosa succede durante la riflessione speculare?
Lampada a fessura a riflessione speculare
Il fenomeno della riflessione speculare viene applicato per visualizzare e analizzare la funzionalità delle superfici corneali e del cristallino dell'occhio umano. È chiaro per noi che quando la superficie riflettente è liscia, la riflessione sarà regolare o speculare e quando la superficie riflettente è irregolare o ruvida, la riflessione sarà irregolare o diffusa. Questo viene utilizzato per esaminare l'esterno normale dell'endotelio corneale. Questo metodo viene effettuato posizionando l'illuminatore a circa 30 gradi da un lato e il microscopio a 30 gradi dal lato opposto. L'angolo del microscopio rispetto all'illuminatore deve essere uguale e opposto.
Per visualizzare l'endotelio, si deve iniziare con un ingrandimento inferiore che va da circa 10X a 16X. Un raggio di luce relativamente stretto deve essere diretto sulla cornea in modo tale che il riflesso della luce dall'epitelio corneale attiri gli occhi. Dopodiché, è necessario spostare leggermente di lato lo stretto fascio di luce e guardare accanto ad esso, il riflesso proveniente dalla superficie endoteliale.
Dopo questo si deve passare al massimo ingrandimento possibile. L'altezza del raggio a fessura può essere leggermente abbassata per ridurre l'abbagliamento. Quando allarghiamo la fessura, miglioriamo il campo visivo ma riduciamo il contrasto. Si è riscontrato che l'endotelio corneale può essere osservato al meglio utilizzando solo una singola lente oculare. Quindi, si potrebbe chiudere l'occhio che non vede per ottenere risultati migliori.
Il metodo qui descritto richiede molti test per una corretta valutazione. Questo perché le cellule endoteliali corneali hanno un contrasto molto debole e richiedono una certa esperienza per rilevarle correttamente. Le Cellule che vengono contate solo con la tecnica della lampada a fessura non sono generalmente accettate. Si ritiene che i risultati rilevati dalla microscopia speculare a contatto forniscano risultati molto più precisi.
Cos'è FTIR?
Riflettanza speculare FTIR
In FTIR (infrarosso a trasformata di Fourier), Il campionamento della riflettanza speculare è considerato un metodo molto cruciale che viene utilizzato per misurare i film sottili su substrati riflettenti, analizzare i campioni in massa e misurare gli strati monomolecolari sul materiale di un substrato. Questo metodo è molto popolare perché consente l'osservazione e l'analisi dei campioni senza la necessità di alcuna preparazione del campione. Questo aiuta anche a mantenere il materiale del campione non influenzato per tutte le misurazioni successive.
La prima parte del metodo di campionamento consiste nel misurare il flusso luminoso riflesso dalla superficie del materiale ad un dato angolo di incidenza. All'estremità della superficie del materiale, si osserva il verificarsi di determinati fenomeni elettromagnetici e fisici e dipende dall'angolo di incidenza del raggio illuminante, dall'indice di rifrazione del materiale e dallo spessore del materiale e di altri campioni e quindi condizioni sperimentali prevalenti.
Qual è la formula della riflessione speculare?
Formula di riflessione speculare
La legge della riflessione può essere dimostrata usando le proprietà dell'algebra lineare. La direzione di un vettore riflesso può essere calcolata dalla direzione del vettore incidente e dal vettore normale alla superficie.
In una data direzione incidente di dalla sorgente di luce alla superficie del materiale e lasciare che la superficie normale direzione dn, la direzione riflessa specularmente ds è data dall'equazione:
where dn. Di è una quantità scalare generata dal prodotto scalare dei due vettori.
In questa equazione, alcuni autori possono descrivere le direzioni di incidente e riflessione con diverse convenzioni di segni.
Se assumiamo la rappresentazione di questi vettori euclidei in forma di colonna, allora l'equazione data può essere ugualmente trasmessa come moltiplicazione matrice-vettore:
Dove R fa riferimento alla matrice di trasformazione del capofamiglia ed è definita come:
R sono dati dieci termini di una matrice identità I e due volte il prodotto esterno di dn.
Coefficiente di riflessione speculare
Consideriamo un raggio di luce proveniente da una sorgente puntiforme distante di luce nella direzione data come ~s. Questo raggio di luce viene riflesso in una gamma di direzioni intorno alle direzioni dello specchio perfette ~m = 2(~n · ~s) ~n−~s.
Una tale rappresentazione comune di ciò è data dalla seguente espressione:
Ls ( ~de) = rsImax(0, ~m · ~de) α
Qui, il termine rs è indicato come coefficiente di riflessione speculare (che spesso assume un valore pari a 1 − rd), 'IO' si riferisce alla potenza della potenza incidente dalla data sorgente puntiforme, e α≥0 è preso come una costante, nota come larghezza dell'evidenziazione speculare.
Con l'aumento del valore di α, si ha una diminuzione dell'ampiezza effettiva della riflessione speculare, questa disposizione diventa uno specchio quando il limite all'aumentare di α.
A cosa serve la riflessione speculare?
Applicazioni della riflessione speculare e diffusa
Nella nostra vita quotidiana si possono trovare numerose applicazioni della riflessione diffusa e della riflessione speculare. Qui, discuteremo di due applicazioni principali che sperimentiamo quasi ogni giorno:
- Riflessione diffusa: quando guidiamo un'automobile, qualsiasi forma di abbagliamento rende difficile per il conducente concentrarsi sulla strada. Nelle stagioni delle piogge, quando gran parte della strada è bagnata e riflette la luce proveniente dai fari di altre auto, diventa difficile guidare. Questo abbagliamento sarà il risultato della riflessione speculare del fascio di luce, tuttavia, la superficie ruvida delle strade aiuta a mantenere un riflesso diffuso che riduce l'abbagliamento sugli occhi del guidatore. Quando l'acqua riempie gli argini della strada, diventa più liscia portando a riflessi speculari.
- Riflessione speculare: Consideriamo ora un'applicazione della riflessione in fotografia. Tutti noi abbiamo visto e applaudito splendidi scenari della natura che comprendono un calmo specchio d'acqua in primo piano che riflette gli oggetti presenti sullo sfondo, lateralmente o sopra la testa. Quando l'acqua è calma, la sua superficie è liscia e si comporta come uno specchio applicando il principio della riflessione speculare per la formazione delle immagini. Ora, per la fotocamera, l'obiettivo della fotocamera potrebbe ricevere direttamente i raggi di luce riflessa dal corpo idrico (in fase di riflessione speculare). Se la luce colpisce un'altra superficie ruvida (in fase di riflessione diffusa) prima di raggiungere la fotocamera, l'obiettivo della fotocamera non sarebbe in grado di catturare l'immagine del riflesso del corpo idrico. Pertanto, solo quando la riflessione speculare invia un ampio raggio di luce insieme all'obiettivo della fotocamera ed è in grado di formare un'immagine di replica esatta.
Numerico sulla riflessione Speculare e Diffusa
Considera tre raggi di luce paralleli. Questi raggi di luce vengono quindi fatti incidere su una superficie ruvida e irregolare ad angoli leggermente diversi, come mostrato nella figura sottostante. Gli angoli incidenti per i raggi sono dati come 15o per raggio A (blu in figura), 31o per il raggio B (verde) e 47o per il raggio C (rosso).
(a) Quali saranno gli angoli di riflessione per ciascuno dei tre raggi?
(b) È possibile che i tre raggi rimangano paralleli dopo aver subito la riflessione?
(c) Disegnare il percorso dei raggi luminosi riflessi.
Soluzioni:
| (A) | Sappiamo dalle leggi dell'affermazione della riflessione che l'angolo di riflessione è equivalente all'angolo di incidenza per ogni raggio, e quindi, l'angolo di incidenza per il raggio A sarà 15o, l'angolo di incidenza per il raggio B sarà 31o, e l'angolo di incidenza per il raggio C sarà 47o. |
| (B) | No, poiché si dice che la superficie è ruvida e irregolare, i tre raggi si diffonderanno dopo la riflessione e non saranno paralleli tra loro. |
| (C) | La figura disegnata sotto mostra il percorso di ciascun raggio di luce dopo essere stato riflesso dalla superficie data. |
Quale riflette più luce la carta velina o la finestra di vetro?
La carta velina se non è nera rifletterà più luce del vetro. Inoltre il vetro è trasparente, lascia passare la luce.
Perché non riesci a vedere il tuo riflesso in tutti gli oggetti che riflettono la luce?
Il motivo principale per cui potremmo non vedere il riflesso di tutto l'oggetto è perché la luce riflessa da quegli oggetti potrebbe essere dispersa.
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Ciao, sono Sanchari Chakraborty. Ho fatto il Master in Elettronica.
Mi piace sempre esplorare nuove invenzioni nel campo dell'elettronica.
Sono uno studente desideroso, attualmente investito nel campo dell'ottica applicata e della fotonica. Sono anche membro attivo della SPIE (Società internazionale per l'ottica e la fotonica) e dell'OSI (Optical Society of India). I miei articoli hanno lo scopo di portare alla luce argomenti di ricerca scientifica di qualità in modo semplice ma informativo. La scienza si è evoluta da tempo immemorabile. Quindi, faccio del mio meglio per attingere all'evoluzione e presentarla ai lettori.
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